翏昌永的歌:设计局域网的基本原则

网络设计的基本原则

网络设计的目标是选择合适的技术和设备，进行合适的配置，但怎样才能做到“合适”呢？这取决于每个人对客户及其需求的了解程度。网络建设者可以用不同的方式实现组网设计，但成功的网络设计都要遵循一些最基本的原则。

· 实用性。

建设局域网的目的是满足用户的需求，用户的需求是规划的基础。在没有充分理解用户需求的情况下进行网络设计，最终必然不能达到建设要求。网络往往需要满足各个用户的不同需求，从而满足整个组织机构的所有业务需求。实用性也就是组网设计以人为本。

· 可扩充性。

组网设计的时候，应该关注未来的技术发展方向，不采用限制新技术发展的技术标准。比如多播是未来的发展趋势，组网设计者应该保证在新技术得到普及的时候，所设计的局域网无须将现有设备全部撤换，而只需要具有网络扩展和升级选项的硬件和软件就可实现新的功能。

· 开放性。

组网设计应采用当前最新国际标准的软硬件以及开放的技术、开放的结构、开放的系统组件和用户接口，使网络系统具备与多种协议计算机通信网络互联的特性，为未来的横向扩展提供必要的条件。

· 成本有效性。

充分考虑资金投入能力，应该以最好的性价比去构建网络系统，组网设计并非是一味追求高性能，因为高性能往往意味着高投资，如果网络系统的投入超出该系统带来的利润，这显然是不合适的，另外该高性能网络系统未必得到充分利用。所以组网设计应该根据用户的应用需求，在满足系统性能以及考虑到在可预见期间不失先进性的前提下，尽量使整个系统投资合理且实用性强。

· 可管理性。

计算机网络具有一定的复杂性，随着网络的发展，其管理必然越来越繁重。所以网络设计者应该建立一套完善的网络管理解决方案。通过先进的管理策略、管理工具提高网络运行的可管理性和可靠性，简化网络维护工作。

· 安全可靠性。

为了保证各项应用的实现，所设计的网络必须具有高可靠性。应该尽量避免系统的单点故障，应提供冗余措施，并采用先进的网络管理技术，对网络信息流量进行实时监控，并对数据进行处理，及时查出并排除故障。同时采取合适的安全措施，如设置防火墙等等

（1）局域网的特点

从功能上讲，局域网有以下特点：

· 共享传输信道。
在局域网中，各系统设备连接到共享的通信设备中。

· 范围有限。
小的为一个房间或数个房间，如学生宿舍中搭建的局域网，大的也不过在几千米或十几千米范围内，如学校或公司的局域网。

· 传输速率高。
电话数字线路最大传输速率仅为56Kbps，局域网采用的是基带传输，传输速率从最初的10Mbps，经过100Mbps，到目前的1000Mbps，速率为万兆的局域网技术也已经问世。

· 工作可靠，
误码率低。局域网多采用分布式控制和广播通信方式，通信误码率可低于 甚至 。

从网络体系结构和传输控制规程来看，计算机局域网的特点是：

· 底层协议简单，由于局域网距离短、时延小、传输速率高、误码率低，相对而言信道的利用率不再是考虑的主要问题，因而底层协议比较简单，允许报文有较大的报头尺寸。

· 小型的计算机局域网不需要中间转接，不单独设置网络层，但是如果局域网通过交换机、路由器等连接起来，并需要提供各种服务，则需要网络层，一般局域网的体系结构相当于OSI模型中的最低两层。

· 采用多种访问控制方式。由于可以采用的传输介质多样化，局域网有多种媒体访问控制方式，包括载波监听多路访问/冲突检测技术、令牌环控制技术、令牌总线控制技术、光纤分布式数据接口技术等。

（2）局域网参考模型

1982年2月，电器和电子工程师协会（IEEE）成立了IEEE 802委员会，之后该委员会制定了一系列局域网标准，称为IEEE 802标准。1983年，该标准被美国国家标准局（ANSI）接受为美国国家标准，1984年3月，ISO将该标准定为国际标准。

按照IEEE 802标准，局域网体系结构由物理层、媒体访问控制子层（MAC，Media Access Control）和逻辑链路控制子层（LLC，Logical Link Control）组成。

（3）局域网拓扑结构

网络拓扑结构是指一个网络中各计算机节点之间互联的几何形状。任意一种局域网的访问控制方式都规定了它们各自的网络拓扑结构。局域网的网络拓扑结构通常分为3种，分别是总线状拓扑结构、星状拓扑结构和环状拓扑结构。

· 总线状拓扑结构。

所有节点都通过相应硬件接口连接到一条无源公共总线上，任何一个节点发出的信息都可沿着总线传输，并被总线上其他任何一个节点接收，它的传输方向是从发送点向两端扩散传送，是一种广播式结构。在LAN中，采用带有碰撞检测的载波侦听多路访问，即CSMA/CD方式。每个节点的网卡上有一个收发器，当发送节点发送的目的地址与某一节点的接口地址相符，该节点即接收该信息。总线结构的优点是安装简单、易于扩充、可靠性高，一个节点损坏，不会影响整个网络工作。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其他端用户必须等到获得发送权，媒体访问获取机制较复杂。

· 星状拓扑结构。

也称为辐射网，它将一个点作为中心节点，该点与其他节点均有线路连接。具有N个节点的星状网至少需要N–1条传输链路。星状网的中心节点就是转接交换中心，其余N–1个节点间相互通信都要经过中心节点来转接，在数据网络中，这种设备是主机或集线器。因而该设备的交换能力和可靠性会影响网内所有用户。星状拓扑结构的优点是：利用中央节点可方便地提供服务和重新配置网络；单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，容易检测和隔离故障，便于维护；任何一个连接只涉及到中央节点和一个站点，因此控制介质访问的方法很简单，从而访问协议也十分简单。星状拓扑结构的缺点是：每个站点直接与中央节点相连，需要大量电缆，因此费用较高；如果中央节点产生故障，则全网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高，中心系统通常采用双机热备份来提高系统的可靠性。

· 环状网络拓扑结构。

环状结构中的各节点通过有源接口连接在一条闭合的环状通信线路中，是点－点式结构。环状网中每个节点发送的信息流按环路设计的流向流动。为了提高可靠性，可采用双环或多环等冗余措施来解决。目前的环状结构中采用了一种多路访问部件MAU，当某个节点发生故障时，可以自动旁路，隔离故障点，这也使可靠性得到了提高。环状结构的优点是实时性好，信息吞吐量大，网的周长可达200km，节点可达几百个。但因环路是封闭的，所以扩充不便。这种结构在IBM于1985年推出令牌环网后，已被人们接受。目前推出的FDDI网就是使用这种双环结构。